KR20210070339A - 알루미늄 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래보다 간편한 1차 처리로 획득되며, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관련된 알루미늄 부재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와 해당 모재의 표면상에 양극 산화 피막을 가지며, 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 이상이고, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 이하이며 또한, 헌터 백색도가 60 ~ 90이다.
Description
본 발명은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 2차 처리 이상의 복잡한 공정을 필요로 하지 않고 간편한 1차 처리로 획득되며, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건재, 전자 기기 케이스 등의 경량화, 의장성이 요구되는 용도에 있어서, 불투명 백색을 가진 알루미늄 부재가 원해지고 있다. 그러나, 불투명 백색은 알루미늄 부재의 양극 산화 처리에 있어 적용되는 일반적인 염색 및 착색 방법에 따라서는 달성하는 것이 곤란한 색조이다. 그래서, 종래부터 불투명 백색을 가진 알루미늄계 재료의 제조에 대해서 검토되고 있다.
특허문헌 1에는 장벽형 양극 산화 처리 후에 전류 회복을 동반하는 다공성형 양극 산화 처리를 하여 피막 구조를 변화시킴으로써 백색 표면을 가진 알루미늄 부재를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는 양극 산화 처리로 형성된 세공에 안료를 충전함으로써 알루미늄 부재를 착색하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 백색 표면을 가진 알루미늄 부재의 제조 방법은 2차 처리 이상의 또 다른 공정 등 복잡한 전해 공정이 필요하다. 또한, 교류 전해에 필요한 고액의 설비 투자를 하지 않으면 안 되는 설비상의 문제도 있다. 더욱이, 종래의 알루미늄 부재의 제조 방법으로는 아직 충분한 백색도의 알루미늄 부재를 획득할 수 없었다. 또한, 의장성의 관점에서 백색 얼룩을 가능한 한 억제하고 외관 특성에도 뛰어난 알루미늄 부재의 개발이 원해지고 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 종래보다 간편한 1차 처리로 획득되며, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 양극 산화 피막(anodized film)의 표면 거칠기(roughness)로서 높이 방향의 거칠기 파라미터인 산술 평균 거칠기(Ra)와 횡방향의 거칠기 파라미터인 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 적절히 제어함으로써 알루미늄 부재의 백색도가 높아지고, 나아가 백색 얼룩을 억제할 수 있음을 발견했다.
또한, 본 발명자들은 특정의 조성을 가진 전해액을 이용해 알루미늄 부재의 양극 산화 처리를 함으로써 2차 처리 이상의 복잡한 공정을 거치지 않고, 간편한 1차 처리로, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재를 획득할 수 있음을 발견했다.
본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와 해당 모재의 표면상에 양극 산화 피막을 가지며, 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 이상이고, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 이하이며 또한, 헌터 백색도(Hunter whiteness)가 60 ~ 90인 알루미늄 부재이다.
본 발명은 상기 산술 평균 거칠기(Ra)와 상기 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)과의 관계식이 0.1≤Ra/RSm≤1.2를 충족하여, 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 상기 알루미늄 부재의 헌터 백색도가 70 ~ 90인 알루미늄 부재이다.
본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하는 공정과, 상기 모재에 대해서 (a) 무기산 및 유기 카르복시산(carboxylic acid)으로 이루어지는 군 에서 선택되는 제 1 산 또는 그 염과, (b) 무수산인 제 2 산을 포함하는 전해액 중에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 가지며, 상기 제 1 산 또는 그 염의 농도가 0.01 ~ 2.0mol·dm-3이고, 상기 제 2 산의 농도가 0.01 ~ 5.0mol·dm-3인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명은 상기 양극 산화 처리를 하는 공정에 있어서, 전류 밀도가 5 ~ 30mA·cm-2인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명은 상기 양극 산화 처리를 하는 공정에 있어서, 전해액의 온도가 0 ~ 80℃인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명은 상기 양극 산화 처리를 하는 공정에 있어서, 전해 시간이 10 ~ 600분인 알루미늄 부재의 제조 방법이다.
본 발명에 의해 종래보다 간편한 1차 처리로 획득되며, 백색도가 높고 백색 얼룩이 억제된 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 알루미늄 부재의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 실시예 3에서 획득된 알루미늄 부재의 양극 산화 피막의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다.
도 2는 실시예 3에서 획득된 알루미늄 부재의 양극 산화 피막의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.
<알루미늄 부재>
본 발명에 관련된 알루미늄 부재는 모재와, 모재의 표면상에 양극 산화 피막을 가진다. 이하에서는, 일 실시 형태와 관련된 알루미늄 부재의 구성 요소에 대해서 설명한다.
(모재(base material))
모재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 어느 것이어도 된다. 모재의 재질은 알루미늄 부재의 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 부재의 강도를 높이는 관점에서, 모재는 5000계 알루미늄 합금 또는 6000계 알루미늄 합금인 것이 바람직하다. 또한, 양극 산화 처리 후에 알루미늄 부재의 백색도를 높이는 관점에서 모재는 양극 산화 처리에 의한 착색이 일어나기 어려운 1000계 알루미늄 합금 또는 6000계 알루미늄 합금인 것이 바람직하다.
(양극 산화 피막)
양극 산화 피막은 모재의 표면상에 형성된 장벽층과, 해당 장벽층상에 형성된 다공성층을 가진다. 양극 산화 피막 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 전체적으로 6 ~ 100㎛인 것이 바람직하며, 6 ~ 80㎛인 것이 더 바람직하다. 양극 산화 피막 두께가 100㎛를 넘으면 전해 시간이 길어져 생산성 저하를 초래하고, 불균일 성장에 따른 얼룩이 발생하여 외관 불량이 되는 경향이 있다.
장벽층의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 간섭에 의한 착색을 억제하고 백색도를 보다 높게 한다는 관점에서 10 ~ 150nm인 것이 바람직하다.
다공성층의 홀(hole)은, 다공성층과 장벽층의 경계로부터 다공성층의 두께 방향으로 신장된다. 이때, 다공성층 표면을 향해 다공성층의 두께 방향을 방사 상으로 분기하여 신장해도 된다. 즉, 다공성층의 표면에 가까워짐에 따라 하나의 홀에서 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 신장되고 더욱이, 이 홀에서 소정의 각도로 분기하여 하나 이상의 홀이 신장되도록 하나의 홀에서 분기한 하나 이상의 홀이 소정의 각도 범위에 걸쳐 존재해도 된다.
다공성층의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 간섭에 의한 착색을 억제하고 백색도를 보다 높게 한다는 관점에서 6㎛ 이상 100㎛ 미만인 것이 바람직하며, 8 ~ 75㎛인 것이 더 바람직하고, 10 ~ 50㎛인 것이 더욱 바람직하다. 다공성층 두께가 6㎛ 미만에서는 난반사에 의한 광 확산이 불충분해지기 때문에 양극 산화 피막이 투명해지기 쉽다. 양극 산화 피막이 투명해지면 알루미늄 부재 전체의 색조가 모재의 색조에 가까워지기 때문에 원하는 백색도를 획득하는 것이 곤란해진다. 또한, 다공성층 두께의 상한치인 100㎛ 미만은 양극 산화 피막 두께의 상한치인 100㎛를 기반한다.
도 1은 본 발명에 관련된 알루미늄 부재의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 개략도이다. 도 1과 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재(1)의 표면상에 양극 산화 피막(2)이 형성되어 있다. 양극 산화 피막(2)은 모재(1)의 표면상에 형성된 장벽층(3)과 장벽층(3)상에 형성된 다공성층(4)을 가진다.
(산술 평균 거칠기(Ra))
알루미늄 부재는 0.1㎛ 이상의 산술 평균 거칠기(Ra)를 가진다. 구체적으로는 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 이상이며, 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1.0㎛ 이상인 것이 더 바람직하다. 거칠기 곡선의 산술 평균 거칠기(Ra)는 양극 산화 피막 표면의 요철 구조에서 거칠기 곡선을 중심선으로부터 되접어 그 거칠기 곡선과 중심선에 의해 획득된 면적을 단위 길이로 나눈 값이며, 비표면적의 정도를 나타낸다고 할 수 있다. 알루미늄 부재의 거칠기 곡선 산술 평균 거칠기(Ra)가 커질수록, 광을 산란하는 면적이 늘어나 관찰자는 알루미늄 부재를 하얗게 시인할 수 있는 경향이 있다. 이러한 산술 평균 거칠기(Ra)는 예를 들어, JIS B0601:2001에 준하여 측정할 수 있다. 한편, 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 미만에서는 광을 산란하는 면적이 적기 때문에 알루미늄 부재 고유의 색조를 저감할 수 없다. 그 결과, 양극 산화 피막에 조사된 광을 충분히 산란시키지 못해 높은 백색도를 가진 알루미늄 부재를 획득하는 것이 곤란해진다.
알루미늄 부재는 10㎛ 이하의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 가진다. 구체적으로는 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 이하이며, 8.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 6.0㎛ 이하인 것이 더 바람직하다. 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 일정 이상의 고저차를 갖는 요철 구조의 주기(요철의 평균 간격)를 나타낸다. 알루미늄 부재의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 작아질수록 광을 산란하는 면적이 늘어나 관찰자는 알루미늄 부재를 하얗게 시인할 수 있는 경향이 있다. 이러한 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 예를 들어, JIS B0601:2001에 준하여 측정할 수 있다. 알루미늄 부재의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛를 넘으면 광을 산란하는 면적이 적기 때문에 알루미늄 부재 고유의 색조가 나타나기 쉬워진다. 그 결과, 양극 산화 피막에 조사된 광을 균일하게 산란시키지 못해 알루미늄 부재에 백색 얼룩이 발생하기 쉬어진다.
알루미늄 부재는 60 ~ 90의 헌터 백색도를 가진다. 구체적으로는 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 헌터 백색도가 60 ~ 90이며, 70 ~ 90인 것이 바람직하고, 80 ~ 90인 것이 더 바람직하다. 또한, 헌터 백색도란 JIS P8123의 규격에 준거하여 획득할 수 있는 헌터 백색도 시험 방법에 의해 측정된 수치를 의미한다. 헌터 백색도가 클수록 알루미늄 부재는 높은 백색도(불투명 백색도)를 가진다. 알루미늄 부재가 60 ~ 90의 높은 헌터 백색도를 가짐으로써 알루미늄 부재는 적절한 불투명 백색을 가짐과 동시에, 알루미늄 부재에 뛰어난 의장성을 부여할 수 있다.
거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)에 대한 산술 평균 거칠기(Ra)의 비로서, 산술 평균 거칠기(Ra)와 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)와의 관계식이 0.1≤ Ra/RSm≤1.2를 충족하는 것이 바람직하고, 0.2≤Ra/RSm≤1.1을 충족하는 것이 더 바람직하며, 0.3≤Ra/RSm≤1.0을 충족시키는 것이 더욱 바람직하다. 높이 방향의 거칠기를 나타내는 산술 평균 거칠기(Ra)와 횡방향의 거칠기를 나타내는 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)와의 비인 (Ra/RSm)은 거칠기 곡선의 선예도(sharpness)를 나타낸다. 산술 평균 거칠기(Ra)와 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)와의 관계식이 0.1≤Ra/RSm≤1.2를 충족시킴으로써, 양극 산화 피막에 조사된 광을 효율적으로 산란시킬 수 있어 헌터 백색도가 향상되기 때문에 관찰자는 알루미늄 부재를 보다 하얗게 시인할 수 있는 경향이 있다.
<알루미늄 부재의 제조 방법>
본 발명에 관련된 알루미늄 부재의 제조 방법은 모재를 준비하는 공정과 모재에 대해 특정 전해액 중에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 가진다. 즉, 1차 처리로서 소정의 양극 산화 처리가 이루어지면 해당 1차 처리와는 또 다른 전해액의 사용, 양극 산화 처리 후에 이어지는 다른 복잡한 처리 등, 다시 2차 처리, 3차 처리를 하지 않아도 원하는 높은 백색도를 가지는 알루미늄 부재를 제작할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 관련된 알루미늄 부재의 제조 방법으로는 간편한 1차 처리로 백색도가 높은 알루미늄 부재를 제공할 수 있으므로 보다 효율적으로 백색도가 높은 알루미늄 부재를 제조할 수 있다. 이하, 일 실시 형태에 관련된 알루미늄 부재의 제조 방법에 있어서 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다.
(모재를 준비하는 공정)
먼저, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비한다. 알루미늄 합금으로는 특별히 한정되지는 않지만, 상술한 바와 같이 1000계 알루미늄 합금, 5000계 알루미늄 합금 및 6000계 알루미늄 합금을 들 수 있다.
(모재에 대해서 양극 산화 처리를 하는 공정)
양극 산화 처리는 모재에 대해서 (a) 무기산 및 유기 카르복시산으로 이루어지는 군에서 선택되는 제 1 산 또는 그 염과, (b) 무수산인 제 2 산을 포함한 전해액에서 실행한다. 양극 산화 처리에 의해, 모재 표면 상에 소정 두께의 장벽층과 장벽상에 소정 두께의 다공성층을 가지는 양극 산화 피막이 형성된다. 양극 산화 처리의 조건은 모재의 표면상에 양극 산화 피막 전체적으로 6 ~ 100㎛ 두께로 형성되는 조건으로 설정하는 것이 바람직하다.
무기산 및 유기 카르복시산으로 이루어진 군에서 선택되는 제 1 산 또는 그 염은 주로 모재 표면상에서 피막의 형성과 용해를 위해 사용되며, 무수산인 제 2 산은 주로 양극 산화 피막의 표면상에서 용해와 재형성을 실행하기 위해 사용된다. 이와 같이, 양극 산화 처리에 있어서 특정 제 1 산 또는 그 염과, 특정 제 2 산 모두를 포함한 전해액을 사용함으로써 이들 물질이 상승적으로 작용하여 의장성이 뛰어나고, 헌터 백색도가 60 ~ 90인 알루미늄 부재를 양극 산화 처리에 의한 1차 처리로 제작할 수 있다.
제 1 산으로서 무기산 또는 그 염은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 황산, 인산, 크롬산 및 이들 염으로부터 이루어진 군에서 선택된 적어도 1 종류의 무기산 또는 그 염을 들 수 있다.
제 1 산인 유기 카르복시산 또는 그 염으로는 옥살산(oxalic acid), 환상 옥소카르복시산(cyclic oxocarboxylic acid), 주석산, 말레인산 및 이들 염 등을 들 수 있다. 환상 옥소카르복시산은 예를 들어 크로콘산, 로디존산 또는 스쿠아릭산인 것이 바람직하다.
제 2 산인 수화물을 포함하지 않는 무수의 산으로서의 무수산은 특별히 한정되지는 않지만, 무수 트리메리트산, 무수 프탈산, 무수 말레인산, 무수 피로멜리트산, 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 무수산을 들 수 있다. 이들 무수산 중에서도 버퍼 효과에 의해 안정적으로 처리하기 쉬운 점에서 이인산, 삼인산 및 폴리인산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 무수산인 것이 바람직하다.
전해액 중 제 1 산 또는 그 염의 농도는 0.01 ~ 2.0mol·dm-3이며, 0.05 ~ 1.5mol·dm-3인 것이 바람직하다. 제 1 산 또는 그 염의 농도가 0.01mol·dm-3 미만에서는 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 없고 양극 산화 피막에 조사된 광을 균일하게 산란시킬 수 없기 때문에 외관 불량(백색 얼룩)이 생기기 쉽다. 한편, 제 1 산 또는 그 염의 농도가 2.0mol·dm-3을 넘으면 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 하는 것이 곤란하다. 또한, 전해액의 용해력이 높아져 양극 산화 피막을 성장시키기 위해 전류 밀도가 과잉되므로 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)가 커진다. 그렇기 때문에, 광을 균일하게 산란시키지 못해 외관 불량(백색 얼룩)이 생기기 쉽다.
전해액 중 제 2 산의 농도는 주로 산술 평균 거칠기(Ra)에 기여하며, 0.01 ~ 5.0mol·dm-3이고, 0.1 ~ 2.5mol·dm-3인 것이 바람직하다. 제 2 산의 농도가 0.01mol·dm-3 미만에서는 양극 산화 피막의 표면상에서 용해와 재형성을 유효하게 할 수 없고, 양극 산화 피막의 표면에 원하는 산술 평균 거칠기(Ra)를 가진 요철 구조(표면의 거칠기 곡선)를 획득할 수 없다. 그렇기 때문에, 광을 충분히 산란시키지 못해 높은 백색도를 획득하기 어렵다. 한편, 제 2 산의 농도가 5.0mol·dm-3을 넘으면 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 하는 것이 곤란하고, 외관 불량(백색 얼룩)이 생기기 쉬워진다. 그렇기 때문에, 제 2 산의 농도를 0.01 ~ 5.0mol·dm-3의 범위로 제어함으로써 높은 백색도를 가지며, 더욱이 표면의 거칠기 곡선이 균일한 의장성이 뛰어난 알루미늄 부재를 획득할 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전해 시간은 주로 산술 평균 거칠기(Ra)에 기여하며, 1 0 ~ 600분인 것이 바람직하고, 30 ~ 300분인 것이 더 바람직하다. 전해 시간이 10분 미만에서는 양극 산화 피막의 막 두께가 얇고 원하는 두께의 양극 산화 피막을 획득할 수 없는 경향이 있다. 한편, 전해 시간이 600분을 넘어도 산술 평균 거칠기(Ra)는 거의 변하지 않고, 생산 효율이 나쁘기 때문에 바람직하지 않다.
양극 산화 처리시의 전류 밀도는 주로 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기 (RSm)에 기여하며, 5 ~ 30mA·cm-2인 것이 바람직하고, 10 ~ 30mA·cm-2인 것이 더 바람직하다. 전류 밀도가 5mA·cm-2 이상인 것에 의해, 양극 산화 피막의 성막 속도를 증가시키면서 충분한 두께의 양극 산화 피막을 획득할 수 있다. 또한, 전류 밀도가 30mA·cm-2 이하인 것에 의해, 모재의 표면상에서 양극 산화 피막의 형성과 용해를 보다 치밀하게 할 수 있으며, 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)가 너무 커지는 것을 억제할 수 있다.
양극 산화 처리 시의 전해액의 온도(액온)는 주로 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)에 기여하며, 0 ~ 80℃인 것이 바람직하고, 20 ~ 80℃인 것이 더 바람직하다. 전해액의 온도가 0℃ 이상인 것에 의해, 양극 산화 피막의 성막 속도를 증가시키면서 충분한 두께의 양극 산화 피막을 획득할 수 있다. 또한, 전해액의 온도가 80℃ 이하인 것에 의해, 모재의 표면상에서 양극 산화 피막의 형성과 용해를 치밀하게 할 수 있으며, 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)가 너무 커지는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 양극 산화 처리의 조건, 특히 전해액 중의 제 1 산 또는 그 염의 농도, 제 2 산의 농도, 나아가 양극 산화 처리 시의 전해 시간, 전류 밀도 및 전해액의 온도를 조정함으로써 거칠기 곡선의 선예도를 나타내는(Ra/RSm)의 비를 원하는 범위로 제어할 수 있다.
양극 산화 처리를 하기 전에 필요에 따라, 모재에 대해서 탈지처리, 연마처리 등의 하지 처리를 해도 된다. 예를 들어, 하지 처리로서 알칼리 탈지처리를 함으로써 양극 산화 피막의 글로스값(gloss value)을 낮추어 윤기 없이 백색을 띠는 알루미늄 부재를 획득할 수 있다. 한편, 하지 처리로서 화학연마, 기계 연마, 전해 연마 등의 연마처리를 함으로써 양극 산화 처리의 글로스값을 높이고, 광택이 있는 백색을 띠는 알루미늄 부재를 획득할 수 있다. 알루미늄 부재의 백색도 및 글로스값을 보다 높게 한다는 관점에서는 양극 산화 처리를 하기 전에 모재에 전해 연마 처리를 하는 것이 바람직하다. 또한, 모재에 대해서 양극 산화 처리를 한 후, 필요에 따라 봉공처리(sealing) 등의 후처리를 해도 된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 기반하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 손상시키지 않는 범위에서 적절히 그 구성을 변경할 수 있다.
하기 표 1 및 2에 나타낸 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하여 표 1 및 2에 나타낸 조건으로 모재에 대해서 양극 산화 처리를 하고, 실시예 1 ~ 34 및 비교예 2 ~ 8의 알루미늄 부재를 제작하였다. 한편, 비교예 1에서는 모재에 대해서 양극 산화 처리를 하지 않았다. 또한, 표 1중에 모재 합금 종류로서 기재되어 있는 ‘1100’은 1000계 알루미늄 합금이고, ‘5052’는 5000계 알루미늄 합금이며, ‘6063’은 6000계 알루미늄 합금이다. 또한, 하지 처리로서 알칼리 탈지는 5질량%의 NaOH를 이용하고, 화학 연마는 인산과 황산을 7:3의 체적 비율로 혼합한 용액을 이용하며, 기계 연마는 버프연마기를 이용하고, 전해 연마는 빙초산과 과염소산을 4:1의 체적 비율로 혼합한 용액을 이용했다.
상기 표 1 및 2에서 작성한 실시예 1 ~ 34 및 비교예 1 ~ 8의 알루미늄 부재에 대해서 하기에 나타내는 측정 및 평가를 했다. 이들 측정 및 평가 결과를 표 3 및 4에 나타낸다. 헌터 백색도, 백색 얼룩 및 양극 산화 피막의 거칠기는 이하와 같이 측정했다. 표 3 및 4 중의 ‘판정’에 대해서는 백색 얼룩이 없고 헌터 백색도가 70 이상인 경우를 ‘◎’, 백색 얼룩이 없고 헌터 백색도가 60 이상 70 미만인 경우를 ‘○’, 헌터 백색도가 60 미만인 경우 및/또는 백색 얼룩이 있는 경우를 ‘×’로 했다.
<헌터 백색도>
획득된 알루미늄 부재에 대해서 JIS Z8781-4:2013에 규정된 국제 조명 위원회(CIE)에서 규격화된 L＊a＊b＊를 측색계로 측정하여, 하기식과 같이 헌터 백색도로 환산하여 평가했다.
헌터 백색도= 100-{(100-L＊)２+a＊２+b＊２}1/2
<백색 얼룩>
양극 산화 처리 후 각 실시예, 비교예의 샘플을 육안으로 외관 관찰했다. 10㎠의 샘플에서 외관 관찰에 의해 양극 산화가 균일하게 되어 있는 경우를 ‘○’, 백색 얼룩이 발생한 경우 또는 양극 산화가 되어 있지 않은 경우를 ‘×’라고 평가했다.
<양극 산화 피막의 거칠기>
양극 산화 처리 후의 각 실시예, 각 비교예의 샘플에 대해서, 레이저 현미경(‘LEXT-OLS3000’, 오린파스 가부시키가이샤세이)을 이용해 양극 산화 피막의 표면 거칠기를 측정했다. 그때, 양극 산화 피막 표면의 임의 개소에서 128㎛ × 96㎛의 시야에 대해 압연 방향에 대한 수평 및 평행하게 선 분석을 각각 3개를 시행하여 합계 6개의 평균치를 산출했다. 이를 5개 시야에서 측정하고, 그 평균치를 산술 평균 거칠기(Ra) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)로서 산출했다. 또한, 산출한 산술 평균 거칠기(Ra)를 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)로 나눈 값을 거칠기 곡선의 선예도(Ra/RSm)로 산출하였다.
도 2는 실시예 3에서 제작한 알루미늄 부재 단면이 갖는 양극 산화 피막의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 이미지를 나타낸다. 도 2에 나타내 듯이 실시예 3의 알루미늄 부재는 모재(1) 상에 양극 산화 피막(2)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
표 1 및 3에 나타나 있듯이, 알루미늄 합금으로 이루어진 모재에 대해 소정의 제 1 산 또는 그 염과, 소정의 제 2 산 모두를 포함한 전해액에서 양극 산화 처리를 함으로써 획득된 실시예 1 ~ 34의 알루미늄 부재에서는 양극 산화 피막이 모재의 표면 상에 형성되어 있음이 확인되었다. 또한, 실시예 1 ~ 34의 알루미늄 부재에서는 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 이상이며, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 이하이고, 헌터 백색도가 60 ~ 90이며 또한, 백색 얼룩의 평가도 모두 ‘○’였다. 때문에, 실시예 1 ~ 34에서는 높은 백색도를 나타내고 또한, 백색 얼룩의 발생도 억제되어 있으므로, 외관 특성에 뛰어난 알루미늄 부재를 획득할 수 있었다. 특히, 실시예 3 ~ 34에서는 70 이상의 높은 헌터 백색도를 나타내고 있으므로, 보다 백색도가 높은 알루미늄 부재를 획득할 수 있었다.
한편, 비교예 1에서는 모재에 대해 하지 처리로서 5질량%의 NaOH를 이용하여 알칼리 탈지를 했을 뿐 양극 산화 처리를 하지 않았다. 그렇기 때문에, 모재는 양극 산화되지 않으므로 양극 산화 피막이 형성되지 않았고, 획득된 알루미늄 부재의 헌터 백색도도 낮았다.
비교예 2에서는 전해액 중에 제 1 산 또는 그 염에 상당하는 재료의 농도가 너무 낮기 때문에, 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 없었다. 또한, 전해액 중에 제 2 산에 상당하는 재료가 포함되어 있지 않기 때문에, 산술 평균 거칠기(Ra)가 작아져 광을 충분히 산란시킬 수 없었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 백색 얼룩이 발생하고, 헌터 백색도도 낮았다.
비교예 3에서는 전해액 중에 제 2 산에 상당하는 재료의 농도가 너무 낮기 때문에, 산술 평균 거칠기(Ra)가 작아 광을 충분히 산란시킬 수 없었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 양극 산화는 균일하게 되어 있었지만 헌터 백색도는 낮았다.
비교예 4에서는 전해액 중에 제 1 산 또는 그 염에 상당하는 재료가 과잉으로 포함되어 있기 때문에, 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 없었다. 또한, 전해액의 용해력이 높아지고 양극 산화 피막을 성장시키기 위해 전류 밀도가 과잉되므로, 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)가 커져 광을 충분히 산란시킬 수 없었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 백색 얼룩이 발생하고, 헌터 백색도도 낮았다.
비교예 5에서는 전해액 중에 제 1 산 또는 그 염에 상당하는 재료가 과잉으로 포함되어 있기 때문에, 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 없었다. 또한, 전해액의 용해력이 높아지고 양극 산화 피막을 성장시키기 위해 전류 밀도가 과잉되므로, 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)가 커졌다. 또한, 전해액 중에 제 2 산에 상당하는 재료가 포함되어 있지 않기 때문에, 산술 평균 거칠기(Ra)가 작아져 비교예 4보다 광을 충분히 산란시킬 수 없었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 백색 얼룩이 발생하고, 헌터 백색도도 더 낮았다.
비교예 6에서는 (Ra/RSm)은 소정의 범위를 충족했지만, 전해액 중에 제 2 산에 상당하는 재료가 포함되어 있지 않기 때문에, 산술 평균 거칠기(Ra)가 작아져 광을 충분히 산란시킬 수 없었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 양극 산화는 균일하게 되어 있었지만, 높은 헌터 백색도를 획득할 수 없었다.
비교예 7에서는 전해액 중에 제 1 산 또는 그 염에 상당하는 재료가 과잉으로 포함되어 있기 때문에, 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 할 수 없었다. 또한, 전해액의 용해력이 높아지고 양극 산화 피막을 성장시키기 위해 전류 밀도가 과잉되므로, 거칠기 곡선 요소의 평균 거칠기(RSm)는 커졌지만 (Ra/RSm)은 소정의 범위 내였다. 그렇기 때문에, 양극 산화 피막에 조사된 광을 효율적으로 산란시킬 수 있어 헌터 백색도는 향상됐다. 그 결과, 획득된 알루미늄 부재에서 높은 헌터 백색도를 획득할 수 있었지만, 백색 얼룩이 발생했다.
비교예 8에서는 (Ra) 및 (RSm)은 소정의 값을 충족했지만, 전해액 중에 제 2 산에 상당하는 재료가 과잉으로 포함되어 있었기 때문에, 용액 점도가 증대하여 모재의 양극 산화 처리를 처리 면적 전체에 걸쳐 균일하게 실시할 수 없었다. 한편, (Ra/RSm)은 소정 범위 내였기 때문에 양극 산화 피막에 조사된 광을 효율적으로 산란시킬 수 있어 헌터 백색도는 향상되었다. 그렇기 때문에, 획득된 알루미늄 부재에서 높은 헌터 백색도를 획득할 수 있었지만, 백색 얼룩이 발생했다.
1
모재
2 양극 산화 피막
3 장벽층(barrier layer)
4 다공성층(porous layer)
2 양극 산화 피막
3 장벽층(barrier layer)
4 다공성층(porous layer)
Claims (6)
- 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재와 해당 모재의 표면상에 양극 산화 피막(anodized film)을 가지며,
상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 알루미늄 부재의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1㎛ 이상이고, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 이하이며 또한, 헌터 백색도가 60 ~ 90인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부재. - 청구항 1에 있어서, 상기 산술 평균 거칠기(Ra)와 상기 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)와의 관계식이 0.1≤Ra/RSm≤1.2를 충족하여, 상기 양극 산화 피막의 표면 측에서 측정한 상기 알루미늄 부재의 헌터 백색도가 70 ~ 90인, 알루미늄 부재.
- 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 모재를 준비하는 공정과,
상기 모재에 대해서 (a) 무기산 및 유기 카르복시산(carboxylic acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 제 1 산 또는 그 염과, (b) 무수산인 제 2 산을 포함하는 전해액 중에서 양극 산화 처리를 하는 공정을 가지며,
상기 제 1 산 또는 그 염의 농도가 0.01 ~ 2.0mol·dm-3이고,
상기 제 2 산의 농도가 0.01 ~ 5.0mol·dm-3인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부재의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 양극 산화 처리를 하는 공정에서, 전류 밀도가 5 ~ 30mA·cm-2인, 알루미늄 부재의 제조 방법. - 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 양극 산화 처리를 하는 공정에서, 전해액의 온도가 0 ~ 80℃인, 알루미늄 부재의 제조 방법. - 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극 산화 처리를 하는 공정에서, 전해 시간이 10 ~ 600분인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
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